Ποντίκια με ανθρώπινο εγκεφαλικό ιστό δημιούργησαν επιστήμονες στην Καλιφόρνια – Η άνοδος των «Frankenmice»

Η ιδέα ενός ποντικιού με μισό ανθρώπινο εγκέφαλο μπορεί να ακούγεται σαν κάτι βγαλμένο από το εργαστήριο του Δρ. Φρανκενστάιν.

Ωστόσο, αυτή η επιστημονική φαντασία έγινε πραγματικότητα στην Καλιφόρνια, όπου ερευνητές του Πανεπιστημίου Stanford μεταμόσχευσαν εργαστηριακά ανεπτυγμένο ανθρώπινο εγκεφαλικό ιστό σε βιοτεχνολογικά τροποποιημένα ποντίκια.

Ο ανθρώπινος ιστός αναπαράγει βασικά χαρακτηριστικά της ανάπτυξης του εγκεφάλου, συμπεριλαμβανομένου του σχηματισμού λειτουργικών νευρωνικών δικτύων.

Το εύρημα αυτό θεωρείται σημαντικό, καθώς ο ζωντανός ανθρώπινος εγκεφαλικός ιστός είναι ουσιαστικά απρόσιτος για ερευνητικούς σκοπούς λόγω ηθικών περιορισμών.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, η καινοτομία αυτή θα μπορούσε να επιταχύνει τη μελέτη των αιτίων και των μηχανισμών σοβαρών διαταραχών όπως ο αυτισμός, η επιληψία, η εγκεφαλική παράλυση και η σχιζοφρένεια.

Όπως ανέφερε ο επικεφαλής της ομάδας, καθηγητής Sergiu Pasca, “αυτό μας δίνει τη δυνατότητα να μελετήσουμε τον ανθρώπινο νευρικό ιστό σε πολλά επίπεδα, από τα γονίδια και τους κυτταρικούς τύπους μέχρι τα κυκλώματα και τις λειτουργικές συνέπειες σε ένα ζώο”.

Ο ίδιος πρόσθεσε: “Μπορούμε να αρχίσουμε να εξετάζουμε πώς οι γενετικές αλλαγές που σχετίζονται με ασθένειες επηρεάζουν την ανάπτυξη και τη συνδεσμολογία των νευρώνων και κατά πόσο πιθανές θεραπείες μπορούν να αποτρέψουν ή να διορθώσουν αυτές τις αλλαγές”.

Η διαδικασία της έρευνας και τα πρώτα αποτελέσματα

Στη μελέτη αυτή, η ομάδα χρησιμοποίησε βλαστοκύτταρα για να δημιουργήσει μικροσκοπικά, τρισδιάστατα οργανοειδή που αναπαράγουν χαρακτηριστικά του ανθρώπινου εγκεφαλικού φλοιού.

Ο εγκεφαλικός φλοιός είναι η περιοχή του εγκεφάλου που ελέγχει γνωστικές λειτουργίες, γλώσσα, προσοχή και λήψη αποφάσεων.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές εφάρμοσαν γενετική τεχνική στα ποντίκια για να εμποδίσουν την ανάπτυξη των κυττάρων που συνήθως δημιουργούν τον εγκεφαλικό φλοιό.

Όπως εξήγησε ο καθηγητής Pasca, “ο χώρος που κανονικά καταλαμβάνει ο φλοιός του ποντικιού μας επέτρεψε να μεταμοσχεύσουμε τα ανθρώπινα οργανοειδή λίγο μετά τη γέννηση και έδωσε στον ανθρώπινο ιστό χώρο να αναπτυχθεί εκτενώς”.

Στα ποντίκια αυτά, τα ανθρώπινα μοσχεύματα παρήγαγαν μεγάλη ποικιλία κυττάρων του φλοιού και δημιούργησαν λειτουργικές συνδέσεις σε όλο το νευρικό σύστημα του ποντικιού.

Οι ερευνητές ονομάζουν τα ποντίκια που προκύπτουν “xenocortical” και όχι “ανθρωποποιημένα”.

Όπως τόνισε ο καθηγητής Pasca, “αυτά τα ζώα διατηρούν το νευρικό σύστημα του ποντικιού, αλλά περιέχουν μεγαλύτερο όγκο ανθρώπινου φλοιώδους ιστού που αναπτύσσεται, ενσωματώνεται και σχηματίζει συνδέσεις μέσα σε αυτό”.

Τα οργανοειδή του φλοιού προσφέρουν ένα πειραματικό παράθυρο στην ανάπτυξη και τις ασθένειες του ανθρώπινου εγκεφάλου, χωρίς να αναπαράγουν πλήρως την πολυπλοκότητα του ανθρώπινου εγκεφάλου.

Νέοι δρόμοι για τη μελέτη νευρολογικών διαταραχών

Στο μέλλον, τα ποντίκια αυτά θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να μελετήσουν διαταραχές όπως ο αυτισμός, η επιληψία και η σχιζοφρένεια.

Ως πρώτη εφαρμογή, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τα ποντίκια για να κατανοήσουν τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια στέρησης οξυγόνου – μια κατάσταση που μπορεί να έχει σοβαρές νευρολογικές συνέπειες κατά την εγκυμοσύνη ή τον τοκετό.

Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα βιοτεχνολογικά ποντίκια συμπεριφέρονταν όπως τα συνηθισμένα εργαστηριακά ποντίκια, αλλά εμφάνιζαν ελλείμματα στον λεπτό κινητικό συντονισμό και διαφορές στη μνήμη.

Ο καθηγητής Pasca σημείωσε ότι “σε αυτά τα ποντίκια, μια περίοδος χαμηλού οξυγόνου προκάλεσε σημαντική βλάβη στα ανθρώπινα φλοιώδη κύτταρα και συνοδεύτηκε από ανωμαλίες στη βάδιση και τον κινητικό συντονισμό”.

Ηθικά διλήμματα και ερευνητικές προοπτικές

Οι ερευνητές τόνισαν ότι τα πειράματα ακολούθησαν αυστηρές ηθικές οδηγίες, εστιάζοντας σε δύο βασικά ζητήματα.

Το πρώτο αφορά την ευημερία των ζώων: η επιστημονική ερώτηση πρέπει να δικαιολογεί τη χρήση ζώων, να ελαχιστοποιείται η ταλαιπωρία και τα πειράματα να πραγματοποιούνται μόνο όταν δεν υπάρχουν εναλλακτικές μέθοδοι.

Το δεύτερο ζήτημα αφορά το κατά πόσο η εισαγωγή ολοένα και πιο σύνθετου ανθρώπινου νευρικού ιστού σε ζωικό νευρικό σύστημα μπορεί να οδηγήσει σε απρόβλεπτες ή νέες ιδιότητες που απαιτούν περαιτέρω ηθική αξιολόγηση.

Όπως υπογράμμισε ο καθηγητής Pasca, “πρέπει επίσης να σταθμίσουμε το κόστος της μη διεξαγωγής αυτών των ερευνών”, επισημαίνοντας ότι νευρολογικές και ψυχιατρικές διαταραχές επηρεάζουν σχεδόν έναν στους πέντε ανθρώπους, ενώ η επιστημονική κατανόηση και οι αποτελεσματικές θεραπείες παραμένουν περιορισμένες για πολλές από αυτές τις καταστάσεις.